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KR20070121827A - 1차측 표유 에너지의 복귀를 갖는 스위칭된 모드 전원을동작시키는 방법 - Google Patents

1차측 표유 에너지의 복귀를 갖는 스위칭된 모드 전원을동작시키는 방법 Download PDF

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KR20070121827A
KR20070121827A KR1020077025869A KR20077025869A KR20070121827A KR 20070121827 A KR20070121827 A KR 20070121827A KR 1020077025869 A KR1020077025869 A KR 1020077025869A KR 20077025869 A KR20077025869 A KR 20077025869A KR 20070121827 A KR20070121827 A KR 20070121827A
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KR
South Korea
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voltage
primary
capacitor
mode power
winding
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020077025869A
Other languages
English (en)
Inventor
빌헬름 아펠
아르놀트 쇨라이트너
볼프강 펩니
Original Assignee
지멘스 악티엔게젤샤프트 외스터라이히
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 지멘스 악티엔게젤샤프트 외스터라이히 filed Critical 지멘스 악티엔게젤샤프트 외스터라이히
Publication of KR20070121827A publication Critical patent/KR20070121827A/ko
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Abstract

본 발명은 절연 변압기(isolating transformer)로서 스위칭된 모드 전원을 동작시키는 방법에 관한 것이다. 상기 방법에 따르면, 자기 에너지는 저장 단계동안 중간 회로 전압(U1)에 연결된 1차 권선(2)을 경유하여 변압기(1)의 코어에 저장되고, 저장된 자기 에너지는 대부분에 대해 2차 권선(3)을 사용하여 후속의 방전 단계에서 부하로 전달되며, 상기 자기 에너지의 작은 부분은 1차측에서 방전된다. 1차측에서 방전되는 에너지는 커패시터 전류가 항상 2차 전류와 변압기(1)의 변환 비율의 곱 이상으로 유지되는 방식으로 커패시터(13)를 충전시킨다.

Description

1차측 표유 에너지의 복귀를 갖는 스위칭된 모드 전원을 동작시키는 방법{METHOD FOR OPERATING A SWITCHED MODE POWER SUPPLY WITH THE RECOVERY OF PRIMARY SCATTERED ENERGY}
본 발명은 플라이백 컨버터(flyback converter)로서 스위칭된 모드 전원을 동작시키는 방법에 관한 것으로서, 자기 에너지는 포획 단계(capture phase)에서 중간 회로 전압에 부착된 1차 권선을 경유하여 변압기의 코어에 저장되고, 저장된 대부분의 자기 에너지는 후속의 해제 단계(release phase)에서 제 2 권선을 경유하여 부하로 전달되며, 자기 에너지의 적은 부분은 1차측으로 전달된다. 본 발명은 부가하여 본 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
스위칭된 모드 전원은 일반적으로 공지되어 있다. 스위칭된 모드 전원은 플로우 컨버터 원리(flow converter principle)에 따라 기능하는 것과 플라이백 컨버터로서 기능하는 것을 포함한다. 플라이백 컨버터의 경우, 자기 에너지는 변압기의 1차 권선을 통해 흐르는 전류를 사용하여 포획 단계 동안 저장된다. 상기 자기 에너지는 정류 및 평활화(smoothing) 이후에 후속의 해제 단계 동안 2차측에 연결된 부하로 전달된다. 변압기의 1차 권선과 직렬로 연결된 스위치 엘리먼트는 부하에 의존하는 제어 장치에 의해 활성화 및 불활성화된다.
스위칭된 모드 전원은 보통 직류 부하를 교류 전원 네트워크로 연결하기 위하여 사용된다. 이러한 경우, 스위칭된 모드 전원은 입력 측에서 교류 네트워크에 연결되고, 제 1 단계에서 직류 전압은 정류 및 평활화에 의하여 중간 회로에 제공된다. 만약 스위치 엘리먼트가 활성화되면, 중간 회로는 1차 권선을 경유하여 폐쇄되어 전류가 흐르고, 변압기의 코어에 자속이 야기된다. 이러한 포획 단계에서 공급된 전기 에너지는 변압기의 코어에 자기 에너지로서 저장된다. 이러한 경우, 소위, 변압기의 표유 인덕턴스(stray inductance)를 고려하는 것이 중요하고, 상기 표유 인덕턴스는 에너지 전달에 사용될 수 없다. 그것은 1차 권선과 2차 권선 사이의 비이상적 커플링을 나타낸다. 해제 단계의 시작에서, 즉, 스위치 엘리먼트가 연결해제될 때, 1차측 표유 에너지는 스위치 엘리먼트에서 높은 피드백 전압을 야기하고, 이것은 스위치 엘리먼트를 파괴할 수 있다. 이러한 거동은 대형 변압기들을 구비한 강력한 스위칭된 모드 전원들의 경우에 무엇보다 결정적이다. 여기서, 1차측 표유 에너지는 더 이상 스너버 네트워크(snubber network)에서 단순히 열적으로 감소될 수 없고, 대신에 표유 에너지는 효율성을 증가시킬 목적으로 1차 중간 회로로 복귀되어야 한다.
피드백 전압을 제한하기 위하여, 예를 들어, DE 35 37 536 A1은 최대 샘플링 비율에 거의 대응하는 탭을 포함하기 위하여 1차 권선을 마련한다. 탭은 커패시터에 연결되고, 커패시터는 차례로 다이오드를 경유하여 기준 전위에 연결된다. 따라서 스위칭된 모드 전원의 각각의 반파(half-wave)는 제로 또는 기준 전위에 클램핑되어, 어떠한 높은 피드백 전압도 발생할 수 없다.
Young R.: "SLIC를 위한 전원(Stromversorgungen fuer SLICs)", Telecomm & Elektronik, 2001, 1권, 27-32쪽은 1차 권선과 스위치 엘리먼트 사이에 배치된 스너버 회로를 사용함으로써 과도한 피드백 전압을 회피하는 해결책을 기술한다. 이러한 경우, 1차측 표유 에너지의 일부는 스너버 저항 및 스너버 커패시터에 대하여 소비되고, 그리하여 최대 피드백 전압을 제한하고 스위치 엘리먼트를 손상하는 것을 회피한다. 그러나, 전원의 효율성은 따라서 감소한다.
JP 11098832는 커패시터, 다이오드 및 보조 권선을 구비한 스너버 회로를 포함하는 플라이백 컨버터를 기술한다. 비록 여기에서 손실들은 제한될 수 있지만, 강력한 스위칭된 모드 전원들의 경우에는 여전히 무시할 수 없다.
따라서 선행 기술에 따르면, 1차측 방전 회로가 강력한 스위칭된 모드 전원에 대해 제공된다. 이러한 방전 회로는 이러한 경우 스위치 엘리먼트에 과부하를 주지 않으면서 1차측 표유 에너지가 1차측 방전 권선을 경유하여 중간 회로에 복귀될 수 있는 효과를 갖는다. 방전 회로는 포획 단계 동안 역방향 전류를 방지하는 다이오드를 포함한다.
Dixon L.: "최적 회로 성능을 위한 변압기 및 인덕터 설계(Transformer and Inductor Design for Optimum Circuit Performance", Dallas, Texas, 2003, Texas Instruments Incorporated, 2-3쪽은 1차 권선이 1차측 표유 에너지를 중간 회로로 복귀시키기 위한 방전 권선으로 사용되는 방법을 기술한다. 이러한 장치(도 1 참조)의 경우에, 1차 권선은 2개의 부가적인 인터페이스를 사용하여 중간 회로 전압 및 중간 회로의 기준 전위에 부착되고, 여기서, 해제 단계 동안 단지 전류 복귀 흐 름을 허용하는 다이오드들이 이러한 인터페이스 연결들에 배치된다. 포획 단계 동안에 1차 권선을 중간 회로 전압 및 기준 전위에 연결시키는 것은 제어기에 의해 동기적으로 활성화 및 불활성화되는 2개의 스위치 엘리먼트를 경유하여 달성된다.
US 4 754 385는 또한 상기 회로를 기술한다. 이러한 경우, 커패시터 및 병렬 저항기는 부가적으로 다이오드와 직렬로 연결된다. 커패시터는 중간 회로 전압이 물결 모양의 특징을 갖는 경우 해제 단계 동안 역방향 흐름의 에너지를 버퍼링하고, 여기서, 더 낮은 물결 피크 동안에 중간 회로 전압은 2차측으로부터 1차측으로 전달되는 전압 아래로 떨어진다.
마찬가지로 JP 60148374 A는 다이오드들을 경유하여 중간 회로 전압 및 기준 전위에 부가적으로 부착된 1차 권선을 갖는 플라이백 컨버터를 기술한다. 이러한 경우, 커패시터는 다이오드에 직렬로 제공되고, 에너지는 짧은 기간의 역방향 흐름 단계들 동안에 상기 커패시터에 버퍼링된다.
1차측 표유 에너지를 중간 회로로 피드백하는 부가의 공지된 방법은 방전 권선으로서 부가의 1차측 보조 권선을 사용한다. 이러한 보조 권선은 1차 권선에 근접하여 감기고, 여기서, 권선 방향은 최적 커플링을 위하여 1차 권선 방향과 동일하나, 그 구성은 1차 권선과 반대이다(도 3 참조). 해제 단계에서, 그 다음 1차측 표유 에너지는 보조 권선 및 다이오드를 경유하여 중간 회로로 복귀된다.
스위칭된 모드 전원의 경우에, 입력 전압이 떨어지고 그 결과 중간 회로 전압이 떨어지는 동작 상태들이 일어날 수 있다(예를 들어, 단기 전력 고장의 경우에). 이러한 경우, 중간 회로 전압이 권선 비율에 따라 자기소거된 권선에서 변환 된 2차 전압 아래로 떨어진다면, 2차측에서 사용될 수 있는 에너지가 중간 회로로 복귀되는 문제가 일어난다. 따라서 더 낮은 입력 전압의 경우에, 선행 기술은 열적 조건들에 무관하게 소위 전력 경감(power derating)을 사용하는 것을 제공한다. 이러한 경우, 언로딩(unload)될 수 있는 더 낮은 전력이 더 작은 입력 전압들에 대하여 정의된다.
스위칭된 모드 전원의 기능을 더 높은 최소 입력 전압으로 일반적으로 제한하는 것이 또한 공지되어 있다. 낮은 입력 전압들을 포함하는 범위가 완전히 이용되지는 않는데, 그 이유는 방전 회로의 급속한 파괴를 야기할 수 있기 때문이다.
따라서 본 발명은 도입부에서 언급된 타입의 스위칭된 모든 전원을 동작시키는 방법과 관련하여 선행 기술보다 나은 개선점을 특정하는 문제를 해결한다.
본 발명에 따르면, 이러한 문제는 청구범위 제 1 항에 따른 방법에 의해 해결된다. 이러한 경우, 자기소거는 중간 회로에서 직접 일어나는 것이 아니라, 별개의 방전 회로에서 일어난다. 이러한 경우, 1차측에 전달된 에너지는 방전 회로의 다이오드를 경유하여 커패시터를 충전하고 그리하여 중간 회로의 전압 이상으로 방전 회로의 전압을 유지하기 위하여 사용되고, 실제로 커패시터에 존재하는 이러한 방전 회로 전압은 기준 전압 이상으로 유지되고, 이것은 권선수 비율에 따라 변환된 2차 전압으로부터 유도된다. 이것은 중간 회로의 전압이 변환된 2차 전압 또는 기준 전압보다 더 낮을지라도, 해제 단계에서 단지 1차측 표유 에너지만이 방전 회로를 경유하여 전달되는 이점을 갖는다. 따라서 낮은 중간 회로 전압들의 경우에 조차 스위칭된 모드 전원을 동작시키는 것이 가능하고, 단지 스위칭된 모드 전원에 남아있는 열적 조건들에만 의존하여 가능한 전력 경감을 이룰 수 있다. 따라서 이용가능한 입력 전압 범위가 증가한다. 부가하여, 중간 회로 커패시터들에 저장된 에너지의 더 나은 이용이 달성되고, 그에 의하여 전력 고장의 경우에 상당히 더 긴 버퍼 시간을 제공한다. 그리하여 더 작고 더 저렴한 전해질 커패시터가 균등한 버퍼 시간을 위해 중간 회로에 배치될 수 있고, 그 결과 제조비용 감소 및 크기 감소를 가져온다.
선행 기술보다 더 나은 이점은 낮은 입력 전압의 경우에 1차측 표유 에너지가 복귀하기 위해 통과하는 컴포넌트들이 2차측에서 이용가능한 에너지의 부분들로부터 임의의 부가적인 부하에 노출되지 않는다는 것이다. 따라서 상기 컴포넌트들은 더 작은 수치를 가질 수 있고, 그 결과 다시 비용 및 크기 감소가 이루어진다.
더욱이, 스위칭된 모드 전원의 효율성은 더 낮은 입력 전압들의 경우에 증가하고, 본 발명은 변압기의 권선비의 수치에 대하여 더 큰 자유도를 제공한다.
본 발명의 유리한 변형예에서, 1차측에 전달된 표유 에너지는 1차측 보조 권선 및 다이오드를 경유하여 커패시터를 충전시킨다. 따라서, 1차측 표유 에너지는 해제 단계에서 1차 권선에 근접하여 감긴 부가의 보조 권선을 경유하여 방전 회로로 복귀된다. 이러한 경우, 예를 들어, 보조 권선은 1차 권선과 동일한 권선수를 갖는다. 동시에, 스위치 엘리먼트는 연결해제되고, 중간 회로 전압(예를 들어, 300V)은 1차 권선에 존재한다. 1차측 표유 에너지의 복귀 결과로서, 전압은 동시에 보조 권선에서 유도되고, 1차 권선과 보조 권선의 권선수가 동일하다면 상기 전압은 중간 회로 전압(예를 들어, 300V)에 대응한다. 그 다음 이러한 전압들은 스위치 엘리먼트에 부가되고, 그 결과 스위치 엘리먼트에서의 이러한 피드백 전압은 최대 중간 회로 전압의 두 배에 대응한다. 따라서, 스위치 엘리먼트는 더 높은 전압을 위해 설계될 필요가 없다.
본 발명의 부가의 유리한 변형예에서, 1차측에 전달되는 에너지는1차 권선 및 다이오드를 경유하여 커패시터를 충전한다. 이러한 경우, 대응하는 장치는 2개의 동기적으로 연결된 스위치 엘리먼트를 포함하고, 연결해제된 스위치 엘리먼트의 경우에 1차측 표유 에너지의 복귀가 1차 권선의 부가적인 중간 회로 인터페이스들을 경유하여 일어난다. 이러한 타입의 복귀가 특히 높은 중간 회로 전압들을 갖는 스위칭된 모드 전원들에 대해 유리한데, 그 이유는 스위치 엘리먼트들에서의 전압이 단지 연결해제와 동시에 단순한 중간 회로 전압에 대응하기 때문이다. 따라서 단지 최대 중간 회로 전압을 위해 설계된 2개의 스위치 엘리먼트들을 사용하는 것이 가능하다. 이러한 2개의 스위치 엘리먼트들은 일반적으로 높은 전압들의 경우에 중간 회로 전압의 2배를 위해 설계되어야 하는 스위치 엘리먼트보다 더 저렴하다.
본 발명은 또한 조정기(regulator)에서 커패시터의 전압이 정의된 최대 전압과 비교되면 유리하고, 상기 정의된 최대 전압은 권선수 비율로 변환된 2차 전압보다 약간 더 크다. 최대 전압이 방전 회로 상에서 도달되는 때, 방전 회로와 중간 회로 사이의 연결이 이루어지고, 방전 회로를 경유하여 1차측에 전달된 에너지는 중간 회로로 직접 공급된다. 따라서 방전 회로에서의 전압이 항상 권선수 비율로 변환된 2차 전압보다 더 크다는 것이 보장된다. 그 결과, 방전 회로의 커패시터는 불필요하게 높은 레벨로 충전되지 않는다.
방전 회로에 일시적으로 저장되는 에너지의 일부는 자연적으로 열로 변환된다. 그러나, 이렇게 소산된 열은 공지된 방법에서 일어나는 소산된 열보다 상당히 더 작다. 냉각된 조정기의 사용은 더 강력한 스위칭된 모든 전원의 경우에조차 더 낮은 입력 전압들을 사용하여 연장된 기간 동안 동작하는 것이 가능하다는 이점을 갖는다.
본 발명을 수행하기 위한 유리한 장치는 1차측에 전달된 에너지에 의해 충전되는 방식으로 배열된 커패시터를 제공하고, 그 결과 상기 커패시터에 존재하는 전압은 항상 변압기의 변환 비율의 배수만큼 2차측에 존재하는 전압보다 더 크다.
1차 권선을 경유한 1차측 표유 에너지의 복귀에 대하여, 1차 권선은 스위치 엘리먼트를 경유하여 중간 회로 전압에 부착된 제 1 권선 인터페이스에 특징이 있고 다이오드를 경유하여 기준 전위에 연결된다. 1차 권선은 부가의 스위치 엘리먼트를 경유하여 기준 전위에 부착되고 부가의 다이오드를 경유하여 중간 회로 전압에 부착된 제 2 권선 인터페이스에 특징이 있다. 1차측에 전달된 에너지는 그 다음 다이오드들 중 하나를 경유하여 커패시터를 충전한다.
부가의 유리한 장치는 1차측에 전달된 에너지가 다이오드를 경유하여 그리고 보조 권선을 경유하여 커패시터를 충전시키도록 배열된 1차측 보조 권선을 제공한다. 이러한 경우, 보조 권선, 다이오드 및 커패시터는 폐쇄 방전 회로에 직렬로 연결된다. 인터페이스를 사용하여 방전 회로는 조정기를 경유하여 중간 회로에 연결되고, 상기 인터페이스는 다이오드와 커패시터 사이에, 그리고 커패시터와 보조 권선 사이에 배치된다.
방전 회로의 전압을 제한하기 위하여, 1차측 상에 조정기가 제공된다면 유리하고, 상기 1차측을 경유하여 커패시터의 인터페이스는 중간 회로에 연결된다. 이러한 경우, 조정기는 동단계(in-phase) 조정기로서, 또는 스위칭 조정기로서 구현될 수 있고, 방전 회로에서 임의의 시점에 목적하는 최소 역전압(countervoltage)이 달성되도록 용이하게 수치화될 수 있다.
본 발명은 개략적인 예시를 제공하는 첨부 도면을 참조하여 이하에서 기술된다.
도 1은 선행 기술에 따른 1차 권선을 경유한 표유 에너지의 복귀를 갖는 스위칭된 모드 전원을 보여준다.
도 2는 1차 권선을 경유하여 표유 에너지의 복귀를 갖는 본 발명의 스위칭된 모드 전원을 보여준다.
도 3은 선행 기술에 따른 방전 또는 보조 권선을 구비한 스위칭된 모드 전원을 보여준다.
도 4는 방전 또는 보조 권선 및 전압측에 부착된 조정기를 구비한 본 발명의 스위칭된 모드 전원을 보여준다.
도 5는 보조 권선 및 접지측에 부착된 조정기를 구비한 본 발명의 스위칭된 모드 전원을 보여준다.
도 6은 트랜지스터 및 다이오드를 구비한 조정기를 보여준다.
도 7은 FET를 구비한 조정기를 보여준다.
도 1은 단순화된 형태의 플라이백 컨버터로서 스위칭된 모드 전원을 보여준다. 이러한 경우, 변압기(1)는 1차 권선(2) 및 2차 권선(3)을 갖는 것에 특징이 있고, 이러한 권선들은 정반대 방식으로 감긴다. 2차측에서, 출력 전압(U2)은 정류 다이오드(9) 및 평활화 커패시터(10)에 의한 정류 이후에 이용가능하다. 출력 전압 조정기(12)가 이러한 출력 전압(U2)에 부착되고, 출력 전압 조정기(12)는 2개의 스위치 엘리먼트(4 및 6)의 부하-의존 활성화 및 불활성화를 위하여 광커플러(11)를 경유하여 구동 신호를 제어기(5)로 전달한다. 이러한 경우, 상기 제어기(5)는 일반적으로 펄스-폭 변조(PWM)를 사용하여 동작하고, 변압기(1)를 경유하여 전달된 전력은 보통 동일하게 유지되는 클록 주파수와 연관하여 활성 시간들의 길이에 의해 결정된다. 이러한 경우, 클록 주파수는 전원 주파수(mains frequency)에 비해 현저히 더 크다.
1차 권선(2)의 권선 인터페이스들은 다이오드들(7 및 8)을 경유하여 스위치 엘리먼트들(4 및 6)과 병렬로 중간 회로 전압(U1) 또는 중간 회로의 기준 전위의 인터페이스들에 연결된다. 이러한 경우, 다이오드들(7 및 8)은 중간 회로의 전류 흐름을 결정하고, 그 결과 활성화된 스위치 엘리먼트(4 및 6)의 경우에 중간 회로 전압(U1)에 의해 야기되는 전류는 1차 권선(2)을 통해 흐르고, 불활성화된 스위치 엘리먼트들(4 및 6)의 경우에 1차측 표유 에너지에 의해 야기되는 전류는 다이오드 들을 경유하여 중간 회로로 되돌아 흐른다. 중간 회로 전압(U2)이 변압기(1)의 변환 비율로 변환되는 2차 전압 아래로 떨어지면, 스위치 엘리먼트(4 및 6)가 연결해제된 경우 해제 단계 동안의 1차측 표유 에너지에 부가하여, 2차측에서 이용가능한 에너지의 일부는 또한 중간 회로로 잘못 복귀된다.
이러한 잘못된 복귀는 도 2에 도시된 본 발명의 변형예에 의해 방지된다. 이러한 경우, 본 발명의 장치는 복귀 분기를 제외하고 도 1에 도시된 장치에 대응하고, 본 발명의 복귀 분기에 의하여 1차 권선(2)의 권선 인터페이스는 다이오드(7)를 경유하여 조정기(14)에 연결된다. 이러한 경우, 다이오드(7)의 애노드는 권선 인터페이스에 연결되고, 다이오드(7)의 캐소드는 조정기(14)에 연결되고 또한 커패시터(13)의 제 1 인터페이스에 연결된다. 커패시터(13)의 제 2 인터페이스는 중간 회로의 기준 전위에 연결된다. 스위칭된 모드 전원의 각각의 클록 사이클로, 스위치 엘리먼트들(4 및 6)이 연결해제되면, 변압기(1)로부터 나온 1차측 표유 에너지는 해제 단계 동안에 다이오드(7)를 경유하여 커패시터(13)를 충전시킨다. 따라서 커패시터(13)에서의 전압이 증가한다. 커패시터(13)에서의 전압이 미리 설정된 기준 전압보다 더 크자마자, 조정기(14)는 스위칭되어 커패시터(13)에서의 전압이 다시 기준 전압보다 더 작아질 때까지 중간 회로로 커패시터(13)를 방전시킨다.
이러한 경우에, 상기 기준 전압은 방전 회로에서 최소 역전압으로서 정의될 수 있고, 이것은 대응하는 절연파괴 전압(breakdown voltage)을 갖는 Z-다이오드를사용하여 용이하게 설정될 수 있다.
도 3은 선행 기술에 따라 1차측 표유 에너지의 복귀를 위한 보조 권선을 갖 는 스위칭된 모드 전원을 보여준다. 이러한 경우, 2차측은 도 1 및 도 2의 도시된 사항에 대응한다. 그러나 1차측에는 단지 스위치 엘리먼트(4)만이 1차 권선(2)에 직렬로 배열된다. 이러한 스위치 엘리먼트(4)는 다시 제어기(5)를 경유하여 활성화 및 불활성화된다.
보조 권선(15)은 변압기(1)의 1차 권선(2)에 근접하여 배치되고, 실제로 플라이백 컨버터 권선으로서 2차 권선(3)과 같이 사용된다. 이러한 경우, 1차 권선(2) 및 보조 권선(15)에서의 권선수는 전형적으로 동일하나, 요구되는 경우에 따라 상이할 수도 있다. 보조 권선(15)은 하나의 권선 인터페이스를 사용하여 다이오드(7)를 경유하여 중간 회로 전압으로 연결되고, 제 2 권선 인터페이스를 사용하여 중간 회로의 기준 전위에 연결된다. 다이오드(7)는 포획 단계 동안에 전류가 보조 권선(15)을 통해 흐르는 것을 방지하고, 스위치 엘리먼트(4)의 연결해제 이후에만 1차측 표유 에너지의 복귀의 결과로서 전압 방향이 반대로 되며, 그 결과 전류는 다이오드(7)를 경유하여 중간 회로로 흐를 수 있다. 중간 회로 전압(U1)이 변압기(1)의 변환 비율을 사용하여 변환된 2차 전압 아래로 떨어지면, 1차측 표유 에너지에 부가하여 2차측에서 이용가능한 에너지의 일부가 또한 중간 회로로 잘못 복귀되는 문제점이 다시 발생한다.
도 4는 보조 권선(15)을 갖는 스위칭된 모드 전원에 대한 잘못된 복귀를 방지하는 본 발명에 따른 해결책을 도시한다. 중간 회로 전압(U1)에 대한 보조 권선(15)의 인터페이스에 관한 한, 본 발명의 장치는 도 3에 도시된 것에 대응한다. 보조 권선(15)은 다시 1차 권선(2)에 근접하여 배치되고, 1차 권선과 정반대이나 동일한 권선수를 갖는다. 보조 권선(15)은 하나의 인터페이스르 사용하여 중간 회로의 기준 전위로 연결되고, 보조 권선(15)의 제 2 인터페이스는 다이오드(7)를 경유하여 조정기(14)로 연결된다. 커패시터(13)는 보조 권선(15) 및 다이오드(7)를 포함하는 직렬 연결에 병렬로 배열된다. 이러한 경우, 기능은 다시 도 2에서 기술된 사항에 대응하고, 다만 각각의 클록 사이클로 1차측 표유 에너지가 보조 권선(15)을 경유하여 보조 권선(15), 다이오드(7) 및 커패시터(13)를 포함하는 방전 회로 안으로 공급된다는 예외를 갖는다.
도 5에 도시된 장치는 본질적으로 도 4에 도시된 장치에 대응하고, 다만 조정기(14)가 전압측 대신에 접지측에서 중간 회로와 방전 회로를 연결한다는 차이점을 갖는다. 그 다음 방전 회로에서 요구되는 최소 역전압이 조정기의 기준 전압으로서(예를 들어, Z-다이오드 전압으로서) 특정된다.
도 6은 3개의 인터페이스(16, 17 및 18)를 갖는 회로 내에서, 도 5에 도시된 장치에 대한 조정기(14)의 변형예를 도시한다. 조정기는 제 1 인터페이스(18)를 사용하여 중간 회로 전압(U1)에 부착되고, Z-다이오드(20), 2개의 저항기(21 및 22) 및 다이오드(23)가 상기 인터페이스(18)로부터 시작하여 인터페이스(17)로 직렬로 배열되며, 인터페이스(17)를 사용하여 조정기(14)는 중간 회로의 기준 전위에 연결된다. 인터페이스(16)는 제 2 저항기(22)와 다이오드(23) 사이에서 분기되고, 방전 회로의 기준 전위로 조정기(14)를 연결한다. 조정기(14) 내에서, 트랜지스터(19)가 부가하여 제공되고 트랜지스터(19)의 베이스는 저항기들(21과 22) 사이의 분기에 연결된다. 트랜지스터(19)의 에미터는 방전 회로의 기준 전위에 부착되고 콜렉터는 중간 회로의 기준 전위에 연결된다.
실제적인 조정기 기능은 중간 회로로 커패시터(13)를 스위칭하기 위하여 기준 엘리먼트로서 Z-다이오드(20)에 의하여 그리고 트랜지스터(19)에 의하여 만족된다. 저항기들(21 및 22)은 보호 엘리먼트들로서 사용되고, 트랜지스터들(19)을 조정하고 조정기의 성능을 개선하기 위하여 사용된다. 다이오드(23)는 표준 경우에 제공되고, 표준 경우에 중간 회로 전압(U1)은 방전 전압보다 더 크다. 중간 회로 전압(U1)에 의해 야기된 전류는 그 다음 다이오드(23)를 경유하여 커패시터(13)를 충전시킨다. 이러한 경우, 성능은 1차측 표유 에너지가 중간 회로로 직접 복귀되는 경우와 정확히 동일하다.
조정기(14)는 또한 도 7에 도시되고, 여기서 트랜지스터(19) 및 다이오드(23)는 전계 효과 트랜지스터(FET)(24)에 의해 대체된다. 이러한 경우, 다이오드(23)가 이미 기술에 의해 FET에 집적되었기 때문에 동작은 도 6에 도시된 조정기(14)에 대응한다.

Claims (8)

  1. 플라이백 컨버터로서 스위칭된 모드 전원을 동작시키는 방법으로서,
    자기 에너지는 포획 단계에서 중간 회로 전압(U1)에 부착된 1차 권선(2)을 경유하여 변압기(1)의 코어에 저장되고, 저장된 대부분의 자기 에너지는 후속의 해제 단계에서 2차 권선(3)을 경유하여 부하로 전달되고 자기 에너지의 적은 부분은 1차측으로 전달되며, 상기 1차측으로 전달된 에너지는 커패시터(13)의 전압이 항상 2차측에 존재하는 전압보다 상기 변압기(1)의 변환 비율의 배수만큼 더 높은 방식으로 커패시터(13)를 충전시키는,
    스위칭된 모드 전원 동작 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차측으로 전달된 에너지는 1차측 보조 권선(15) 및 다이오드(7)를 경유하여 상기 커패시터(13)를 충전시키는,
    스위칭된 모드 전원 동작 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차측으로 전달된 에너지는 상기 1차 권선(2) 및 다이오드(7)를 경유하여 상기 커패시터(13)를 충전시키는,
    스위칭된 모드 전원 동작 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커패시터(13)의 전압은 조정기(14)에서 정의된 최대 전압과 비교되고, 상기 최대 전압에 도달할 때, 상기 1차측에 전달된 에너지는 상기 중간 회로로 직접 공급되는,
    스위칭된 모드 전원 동작 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 스위칭된 모드 전원 동작 방법을 수행하는 장치로서,
    커패시터(13)는 상기 1차측에 전달된 에너지에 의하여 충전되는 방식으로 배열되어, 상기 커패시터에 존재하는 전압은 항상 상기 2차측에 존재하는 전압보다 상기 변압기(1)의 변환 비율의 배수만큼 더 높은,
    스위칭된 모드 전원 동작 방법을 수행하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 1차 권선(2)은 스위치 엘리먼트(6)를 경유하여 상기 중간 회로 전압에 부착되고 다이오드(8)를 경유하여 기준 전위에 연결된 제 1 권선 인터페이스에 특징이 있고, 상기 1차 권선(2)은 부가의 스위치 엘리먼트(4)를 경유하여 기준 전위에 부착되고 부가의 다이오드(7)를 경유하여 상기 중간 회로 전압에 연결된 제 2 권선 인터페이스에 특징이 있으며, 상기 1차측에 전달된 에너지는 상기 다이오드 들(7, 8) 중 하나를 경유하여 상기 커패시터(13)를 충전시키는,
    스위칭된 모드 전원 동작 방법을 수행하는 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    1차측 보조 권선(15)은 상기 1차측에 전달된 에너지가 다이오드(7)를 경유하여 그리고 상기 보조 권선(15)을 경유하여 상기 커패시터(13)를 충전시키도록 배치되는,
    스위칭된 모드 전원 동작 방법을 수행하는 장치.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1차측에서 조정기(14)가 제공되고, 상기 조정기(14)를 경유하여 상기 커패시터(13)의 인터페이스가 상기 중간 회로로 연결되는,
    스위칭된 모드 전원 동작 방법을 수행하는 장치.
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